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设置和输出码率如图6所示。 从实验B开始将GOP设定为12帧，在做灰阶直方图的
将四个样本的码率分别设为300Mb/s，100Mb/s， 时候，截取连续12帧的图像进行统计，可以直接把螺旋测
80Mb/s，35Mb/s，转码并截图后分别得到以下四张图， 试视频长度做成12帧（约0.48秒），即只有一组GOP，对
再分别用直方图测定其杂色百分比，如图7所示。 12帧的杂色百分比分别测定之后，取其平均值即可得到结
论。本次实验统一采用35Mb/s的码率，仅加入了P帧，所
以GOP结构为N=12，M=1（无B帧）。
测定结果如下：
杂色占整幅 可见，相比实验A
帧序 GOP
图像的百分比 的35Mb/s的MPEG-I
第1帧 28.93% I帧
帧相比，杂色百分
第2帧 29.07% P帧
比从32.66%下降到
第3帧 29.07% P帧 28.86%，这个改善
第4帧 29.10% P帧 程度比从100M b/s到
第5帧 28.97% P帧 300M b/s都要理想的
第6帧 28.83% P帧 多，这说明，在相同码
图7 四种码率及其灰阶直方图
第7帧 28.81% P帧 率下，采用帧间压缩与
码率 杂色占整幅图像的百分比
第8帧 28.81% P帧 帧内压缩结合的方式，
300Mb/s 24.67% 能大大降低杂色成分在
第9帧 28.80% P帧
100Mb/s 25.36% 画面中的比例。
第10帧 28.68% P帧
80Mb/s 26.78% 4.实验C：加入B
35Mb/s 32.66% 第11帧 28.73% P帧
帧和P帧的GOP设置对
第12帧 28.71% P帧
显然，码率越高，杂色越少，画质也就越好。另外， 画质的优化
平均值 28.86%
从上述数据中，我们还能得出一些其他推论：从300Mb/s B帧是夹在P帧中
到100Mb/s画质变化只有0.7个百分点，尽管两者的文件大 间并呈周期性出现的，每个周期的B帧数量相同，这里继续
小差了两倍之多，这说明码率增加的太高，也没有太大意 保持35Mb/s的码率，GOP采用N=12，M=2结构。
义，反而给文件传输增加了负担。 结果如下：
码率从80Mb/s到35Mb/s，同样是码率变化，画质改 整体来看比实验B的
帧序 杂色占整幅 GOP
变就大的多了，杂色增加了约6个百分点，可见视频压缩编 图像的百分比 结果又优化了一点，约
码存在一个“崩溃点”，当码率低于这个值，画质会迅速 第1帧 27.84% I帧 0.2个百分点，其中能看
下降。 第2帧 29.46% B帧 出B帧的杂色百分比达到
MPEG-I帧是仅采用了帧内压缩的格式，压缩效率并 第3帧 28.06% P帧 了29%，明显高于I帧和
不理想，这时就要考虑优化GOP设置，加入帧间压缩了。 第4帧 29.56% B帧 P帧，但平均下来的还是
3.实验B：加入P帧的GOP设置对画质的优化 优于实验B的结果。此外
第5帧 27.99% P帧
这里简要介绍一下M PE G-I BP的G OP原理。如图 我们还检测了M周期为
第6帧 29.23% B帧
8所示，图像组的第一帧是I帧，由I帧预测出2个P帧 3/4/6的样本，一组GOP
第7帧 27.84% P帧
(Predictive预测帧），然后由I帧和P帧、或者P帧和P帧双 的杂色仍然保持在28.6%
第8帧 29.18% B帧
向预测出中间的B帧（Bidirectional predictive双向预测 左右，几乎没有变化。
帧），每5帧图像共同组成一个图像组，组中有且仅有一个 第9帧 27.73% P帧
完整的I帧，可见，这种编码技术大幅度提高了压缩效率。 第10帧 29.16% B帧 四.结论
G OP的P帧和B帧结构可以用N和M来表示，图8是 第11帧 27.74% P帧 实际上，灰阶直方
N=5，M=2的情形（即GOP总共5帧，BP周期为2的BPBP 图的检测方法可以推而广
第12帧 29.79% B帧
……结构） 之到更多的编码格式，
平均值 28.63%
应用到网络视频、流媒
体等更多领域。特别是在上述实验中，我们发现了“崩溃
点”的存在，这说明，视频软件的输出码率一定存在一个
“最优解”，即如何在码率尽可能低的情况下，让画质保
持在可以接受的范围，既保证了播放流畅度，也不影响观
感体验。希望本文的画质检测方法和相关数据，能为视频
编辑、视频转码等工作提供一些参考意义。 B&P
图8 帧间压缩原理

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